TU Darmstadt / ULB / TUprints

Elektrische Charakterisierung organischer Lochtransportmaterialien - Vergleich von Experiment und Simulation

Wißdorf, Victoria (2021):
Elektrische Charakterisierung organischer Lochtransportmaterialien - Vergleich von Experiment und Simulation. (Publisher's Version)
Darmstadt, Technische Universität,
DOI: 10.26083/tuprints-00017658,
[Ph.D. Thesis]

[img]
Preview
Text
2021-03-13_Dissertation_Victoria_Wissdorf.pdf
Available under CC-BY-NC-ND 4.0 International - Creative Commons, Attribution Non-commerical, No-derivatives.

Download (9MB) | Preview
Item Type: Ph.D. Thesis
Status: Publisher's Version
Title: Elektrische Charakterisierung organischer Lochtransportmaterialien - Vergleich von Experiment und Simulation
Language: German
Abstract:

Die dieser Arbeit zugrunde liegende Aufgabenstellung stammt aus dem Bereich der Materialentwicklung organischer Lochtransportmaterialien. Die Motivation liegt in der Entwicklung eines numerischen Modelles, mit welchem die elektrischen Kennlinien von organischen Leuchtdioden simuliert werden können und welches zur Extraktion von Performanz bestimmenden Bauteil- und Materialparameter genutzt werden kann. Ziel der Arbeit ist es dabei sowohl stationäre Strom-Spannungs-Messungen als auch die dynamische Impedanzspektroskopie simultan mit einem Satz an Parametern beschreiben zu können.

Der erste Teil dieser Arbeit widmet sich der Herleitung des numerischen Drift-Diffusions-Modelles, mit welchem ausgehend von mesoskopischen Bauteil- und Schichtparametern die elektrischen Kennlinien berechnet werden können. Da sich herkömmliche Drift-Diffusions-Modelle häufig Näherungen bedienen, wie beispielsweise der Berechnung der Spannung ausschließlich aus dem elektrischen Potential der Ladungsträger, wird in diesem Teil eine ausführliche Herleitung diskutiert, welche ausgehend von der Kontaktbildung organischer Halbleiter mit metallischen Elektroden motiviert wird.

Der zweite Teil dieser Arbeit beschäftigt sich mit der Anwendung des numerischen Modelles auf ein einschichtiges Bauteil aus unterschiedlichen Lochtransportmaterialien, in welchen schrittweise die Konzentration des verwendeten p-Dotanden erhöht wird. Ausgehend von der Anpassung der elektrischen Kennlinien soll mit Hilfe des Modelles und der Extraktion der Bauteil- und Materialparameter die Dotierkonzentrations-Abhängigkeit der Bauteil- und Materialparameter untersucht werden. Durch die analytische Beschreibung der Impedanzspektren soll der Mechanismus für die Dotierabhängigkeit der elektrischen Kennlinien geliefert werden. Des Weiteren soll überprüft werden, ob die extrahierten Parameter außerdem die Strom-Spannungs-Kennlinien beschreiben.

Der dritte Teil befasst sich mit der theoretischen Beschreibung von zweischichtigen Hole-Only-Bauteilen aus Injektions- und Transportschicht. Diese Bauteile werden in der Materialentwicklung häufig verwendet, um die Injektions- und Transporteigenschaften von Lochtransportmaterialien zu untersuchen. Anhand dieser Bauteile soll untersucht werden, wie sich unterschiedliche Lochtransportmaterialien sowie eine Schichtdickenvariation auf die Strom-Spannungs sowie Kapazitäts-Spannungs-Kennlinien auswirken. Durch Anwendung des theoretischen Modelles soll zudem untersucht werden, mit Hilfe welcher Materialparameter diese Unterschiede theoretisch und mechanistisch beschrieben werden können.

Ein übergreifender Diskussionspunkt ist der Vergleich der extrahierten Bauteil- und Materialparametern mit anderen Messmethoden. Daher wurden begleitende Photoelektronenspektroskopie sowie IREllipsometrie- Messungen der betrachteten Lochtransportmaterialien durchgeführt, um die daraus bestimmten elektrischen Parameter mit denen aus dem numerischen Drift-Diffusions-Modell extrahierten Parametern vergleichend diskutieren zu können.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage

This work is based in the field of material development for organic hole transport materials. The motivation is the development of a numerical model, with which the electrical characteristics of organic light-emitting diodes can be simulated. Furthermore, the model can be used to extract performance-determining, mesoscopic device and material parameters. The focus of the electrical characteristics lies on stationary current-voltage as well as dynamic impedance spectroscopy measurements.

The first part of this thesis is devoted to the derivation of the numerical drift-diffusion model, The second part of this thesis focuses on the application of the numerical model to a single-layer, hole-only-device consisting of different hole transport materials. The concentration of the p-dopant is gradually increased, from which the dependency of the device and material parameters on the doping concentration can be extracted. The third part deals with the theoretical description of two-layer hole-only components consisting of a p-doped injection layer and an undoped transport layer. It is investigated, how different hole transport materials and a variation in layer thickness affect the current-voltage and capacitance-voltage characteristics. By applying the theoretical model, device and material parameters can be extracted and used to describe the experimental results mechanistically.

A common theme of the thesis is the comparison of the extracted device and material parameters with supplementary measurement methods. Therefore, photoelectron spectroscopy and IR-ellipsometry measurements of the investigated hole transport materials were carried out in order to compare the electrical material parameters with the parameters extracted from the numerical drift-diffusion model.

English
Place of Publication: Darmstadt
Collation: 192 Seiten
Classification DDC: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften
Divisions: 11 Department of Materials and Earth Sciences > Material Science > Surface Science
05 Department of Physics > Institute of Applied Physics > Semiconductor Optics Group
Date Deposited: 04 Jun 2021 13:41
Last Modified: 04 Jun 2021 13:41
DOI: 10.26083/tuprints-00017658
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-176580
Referees: Jaegermann, Prof. Dr. Wolfram ; Elsäßer, Prof. Dr. Wolfgang
Refereed: 1 March 2021
URI: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/17658
Export:
Actions (login required)
View Item View Item